Лекція 5. Дисплей і його різновиди

Питання:

1. Основні технічні характеристики.

2. Управління монітором.

3. Плоскі дисплеї.

Література: 1. Гук. М. Аппаратные засоби IBM PC. Пітер, 2005, з. 498-510.

1. Дисплей і його основні технічні характеристики.

1.1. Загальна характеристика дисплея.

Дисплей може бути заснований на різних фізичних принципах: електронно-променеві трубки, газоплазмові матриці, рідкокристалічні індикатори і інші прилади. Найбільше розповсюдження отримали дисплеї на електронно-променевих трубках.

Електронно-променева трубка (ЕПТ) по-англійськи скорочено називається CRT (Cathode Ray Tube — катодно-променева трубка). Іноді CRT розшифровується і як Cathode Ray Terminal, що відповідає вже не самій трубці, а пристрою, на ній заснованому. Замість скорочення ЕПТ в нашому обговоренні можна використовувати і назву кінескоп — це ЕПТ з електромагнітною системою відхилення променя, яка характерна і для телевізійних, і для комп'ютерних моніторів. В персональних комп'ютерах вузли, що формують зображення, розташовані в системному блоці, в результаті дисплей функціонально спростився і став схожий на монітор, вживаний в телебаченні.

Монітор містить тільки ЕПТ з відеопідсилювачами сигналів яскравості проміння, генератори розгорток, блок живлення і схеми управління цими вузлами. Традиційний телевізійний монітор має низькочастотний вхід композитного відеосигналу або(и) роздільні входи модуляції проміння і розрахований на роботу в стандартах PAL, SECAM або NTSC, що визначають способи перенесення кольорів і фіксуючих частоти синхронізації.

Монітор комп'ютера повинен забезпечувати істотно більш широку смугу пропускання відеосигналу, тому композитний вхід для нього неприйнятний. Крім того, цьому монітору доводиться працювати з різними параметрами синхронізації, які залежать від вибраного режиму дозволу і вимог до розгортки. Параметри синхронізації можуть мінятися в процесі роботи, і комп'ютерний монітор повинен відпрацьовувати ці перемикання режимів.

В монохромних моніторах екран трубки покритий однорідним шаром дрібнозернистого люмінофора, який при доброму фокусуванні променя дає високу чіткість і роздільну здатність, фактично визначувану лише параметрами генераторів розгорток. В кольорових моніторах люмінофор неоднорідний — є три типи частинок, кожний з яких дає свічення своїм базисним кольором. Відповідно є три електронні гармати, кожна з яких «обстрілює» тільки свої частинки люмінофора. Проміння всіх трьох гармат синхронно сканує екран. Управляючи інтенсивністю кожного з проміння, отримують необхідний колір зображення кожної крапки. Існує ряд технологій ЕПТ, що розрізняються способом наведення проміння на свої частинки люмінофора.

Класичної є ЕПТ з тіньовою маскою (Shadow Mask). Її екран покривається не суцільним люмінофором, а окремими зернами-тріадами. Кожне зерно складається з трьох крупиць люмінофора, які при попаданні на них потоку електронів світяться базисними кольорами. Крупиці тріад мають строго фіксоване відносне розташування, і самі тріади наносяться на поверхню у вигляді рівномірної матриці (Мал.5.1). Крупиці кожного кольору «обстрілюються» з окремої електронної гармати через тіньову маску з отворами, відповідними зернам матриці.

Крупиці люмінофора

Зерно тріади

е крану

Е кран

Заповнення

екрану

Крок матриці зерен екрану

Рис 5.1.

Точність попадання проміння в свої крупиці забезпечується ретельністю виготовлення кінескопа і настройкою системи зведення проміння. Крок матриці зерен екрану — Dot Pitch — прийнято виміряти в міліметрах. В першому наближенні можна вважати, що він співпадає і з розміром зерна. Проте ототожнювати ці два параметри не дуже коректно, і параметр Dot Pitch краще перевести як зернистість екрану, але не розмір зерна.

В ЕПТ з щілистою маскою. (Slot Mask) замість отворів в масці є вертикальні щілини, а форма плям кольорового люмінофора інша.

Мал 5.2. Щілиста маска

В ЕПТ з апертурною решіткою (Apperture Grilles) люмінофор нанесений на вертикально розташовані нитки (кожна нитка свого кольору), збудовані «частоколом». Маска у них щілиста.

В трубках Trinitron (винахід фірми Sony) застосовується з'єднана гармата з трьома проміннями. Тут маску підтримує одна або декілька горизонтальної тяганини, тінь від яких помітна на екрані. У 15" моніторів зволікання одне, вона розташована знизу на висоті приблизно 1/3 висоти екрану. У моніторів більшого розміру може бути і 2-3 нитки.

1.2. Технічні характеристики.

В даний час поширені монітори класів VGA і SVGA, що мають аналоговий інтерфейс. Монітори VGA, що допускають роботу в режимі 640 х 480, витиснені моніторами класу SVGA, які повинні підтримувати принаймні режим 800 х 600.

Головним параметром монітора є розмір діагоналі екрану (Screen Size), який прийнято виміряти в дюймах. За умовчанням вважається, що ширина екрану більше його висоти і співвідношення цих розмірів складає 4:3. Таку орієнтацію можна назвати «пейзажною» (Landscape), хоча це визначення звичайно опускають. Помітимо, що стандартні графічні режими з високим дозволом (640 х 480, 800 х 600 і далі) мають те ж співвідношення числа крапок в рядку і числа рядків. Цим досягається неспотворене зображення фігур: квадрат на екрані матиме сторони з однаковим числом пікселів. Існують і монітори з «портретною (Portrait) орієнтацією», у яких висота більше ширини. Даний тип монітора призначався для видавничих систем і дозволяв більш повно використовувати площу екрану при виводу книжкових сторінок. В даний час «портретні монітори» зустрічаються рідко, а у видавничій діяльності частіше використовують «просто» великі монітори (19", 21" і більше). Розміри екранів приведені в таблиці 5.1.

Таблиця 5.1. Розміри екрану моніторів

Діагональ	Розмір зображення, мм		Дозвіл
дюйм	по горизонталі по вертикалі		максимальне що рекомендується
14	254-264	190-200	1024 х 768	640 х 480
15	274-284	205-215	1280 х 1024	800 х 600
17	315-325	237-245	1600 х 1200	1024 х 768
19	355-365	267-275	1600 х 1200	1280 х 1024
21	396-406	298-306	1600 х 1200	1280 х 1024
24	436-447	328-336	1900 х 1200	1600 х 1200

Для кольорових моніторів важливим параметром є розмір зерна екрану. Зерно екрану є найдрібнішою частинкою зображення. Існують монітори із зернистістю 0,42, 0,39, 0,31, 0,28, 0,26 мм і тонше.

По зернистості і розміру екрану можна визначити роздільну здатність екрану. Кількість зерен в рядку рівно ширині робочої області, діленої на крок зерна. Проте розмір екрану задають по діагоналі, а не як ширину і висоту, причому вказується зовнішній розмір, а не розмір робочої області, і в дюймах, а не в міліметрах. Крім того, для моніторів з тіньовою маскою зернистість визначає крок тріад по діагоналі, а для щілистої маски або апертурної решітки — горизонтальний крок. Тому для режиму 800 х 600 зернистість 0,28 мм екрану 14" (з тіньовою маскою) є прийнятною. А ось для режиму 1024 х 768 при такій же зернистості тільки-тільки хапає екрану розміром 15". При цьому якість відображення дрібних елементів залишатиме бажати кращого. В результаті робота на такому моніторі сильно стомлюватиме і навіть вестиме до погіршення зору.

Допустима частота розгортки визначається в основному параметрами відхилюючої системи і потужністю генератора рядкової розгортки. Відповідно до норм ТСО99 мінімальна частота вертикальної розгортки (частота кадру) повинна складати 85 Гц в будь-якому режимі, а що рекомендується — 100 Гц, Для забезпечення прогресивної (нечергуючої) розгортки в режимах з високим дозволом (великим числом рядків) потрібна дуже висока частота рядкової розгортки. Так, для режиму 1024 х 768 при частоті кадру 85 Гц рядкова частота повинна бути близько 70 кГц, а для 1600 х 1200 при частоті кадру 100 Гц — 126 кГц.

На реальну дозволяючу здатність істотно впливає смуга пропускання відеотракту (Video Bandwidth). При недостатньо широкій смузі пропускання дрібні деталі — крапки або вертикальні лінії товщиною в один піксель — можуть ставати нечіткими і навіть непомітними. В технічних даних на монітор звичайно указують граничний дозвіл і максимальні частоти розгорток. Проте це зовсім не означає, що максимальний дозвіл можна використовувати на максимальній частоті, та ще і при нечергуючій розгортці. Оцінити межу можливостей дозволяє смуга пропускання. Грубо необхідну смугу пропускання (BW, Гц) можна оцінити через число крапок в рядку (Н), число рядків (V) і частоту вертикальної розгортки кадру(F, Гц):

BW=kxHxVxF (Гц)

Поправочний коефіцієнт К = (1,3...1,4) враховує «простої» виводу крапок на зворотному ходу по рядку і кадру. Для відрядкової розгортки у формулу підставляється половина частоти розгортки.

Так, наприклад, для прогресивної розгортки (N1) з частотою кадрів 75 Гц для режиму 800 х 600 потрібна смуга 45 Мгц, для 1024 х 768 - 75 Мгц, а для 1280 х 1024 - 125 Мгц. Чим більше розмір екрану, тим більше повинна бути смуга пропускання, оскільки чим більший екран, тим більшого від нього вимагають дозволи. Так, за найжорсткішими мірками високоякісний монітор 14" повинен мати смугу 65 Мгц, 15" — 100 Мгц, а 17" - більше 135 Мгц.